高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第十一章 第2講 機(jī)械波的形成和傳播波的圖像課時(shí)提能演練 新人教版

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1、高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第十一章 第2講 機(jī)械波的形成和傳播 波的圖像課時(shí)提能演練 新人教版 一、選擇題(本大題共5小題,每小題6分,共30分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確) 1.一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,某時(shí)刻的波形如圖所示,已知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向,則　(　　) A.此波向x軸正方向傳播 B.質(zhì)點(diǎn)C此時(shí)向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) C.質(zhì)點(diǎn)C將比質(zhì)點(diǎn)B先回到平衡位置 D.質(zhì)點(diǎn)E的振幅為零 【解析】選C。已知質(zhì)點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閥軸負(fù)方向,即F質(zhì)點(diǎn)正在“模仿”右邊質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),這說明波源在右邊,波從右向左傳播,即此波向x軸負(fù)方向傳播,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)C此時(shí)剛到達(dá)最大位移處,速度為0,此后

2、才向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)B要先向y軸正方向運(yùn)動(dòng)到達(dá)波峰位置再回到平衡位置,而質(zhì)點(diǎn)C直接從波峰位置回到平衡位置,所以選項(xiàng)C正確;振幅指的是質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置到達(dá)的最大距離,雖然此時(shí)質(zhì)點(diǎn)E的位移為零,但其振幅不為零,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2.如圖所示為一列在均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖,波速為4m/s,則　(　　) A.質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)刻的振動(dòng)方向沿y軸正方向 B.P點(diǎn)振幅比Q點(diǎn)振幅小 C.經(jīng)過Δt=3s,質(zhì)點(diǎn)Q通過的路程是0.6m D.經(jīng)過Δt=3s,質(zhì)點(diǎn)P將向右移動(dòng)12m 【解析】選C。在機(jī)械波的傳播過程中,前一質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng),已知機(jī)械波沿x軸正方向傳

3、播,利用“帶動(dòng)”原理可知,質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)刻的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;沿波傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移,而是在平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),并且各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的幅度相同,即振幅相同,據(jù)此可判斷選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤;根據(jù)波形圖可知,波長(zhǎng)λ=4m,振幅A=5cm,已知v=4m/s,所以T==1s,Δt=3s=3T,所以質(zhì)點(diǎn)Q通過的路程是12A=60cm=0.6 m,所以選項(xiàng)C正確。 3.(xx·福州模擬)一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波,t=0時(shí)刻的波形如圖所示,此時(shí)質(zhì)元P恰在波峰,質(zhì)元Q恰在平衡位置且向上振動(dòng)。再過0.2s,質(zhì)元Q第一次到達(dá)波峰,則　(　　) A.波沿x軸負(fù)方向傳播 B.波的傳播速度為20

4、m/s C.1 s末質(zhì)元P的位移為零 D.質(zhì)元P的振動(dòng)位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為y=0.2sin(2πt+)m 【解析】選C。由于質(zhì)元Q恰在平衡位置且向上振動(dòng)可知波沿x軸正方向傳播,A錯(cuò);由于再過0.2s,質(zhì)元Q第一次到達(dá)波峰,因此T=0.8s,波的傳播速度為30m/s,B錯(cuò);經(jīng)過1s質(zhì)元P回到平衡位置,位移為零,C對(duì);由于ω==rad/s,所以質(zhì)元P的振動(dòng)位移隨時(shí)間變化關(guān)系式為y=0.2sin(t+),所以D錯(cuò),故選C。 4.一列橫波沿x軸正向傳播,a、b、c、d為介質(zhì)中的沿波傳播方向上四個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置。某時(shí)刻的波形如圖甲所示,此后,若經(jīng)過周期開始計(jì)時(shí),則圖乙描述的是　(　　)

5、 A.a處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像　　　 B.b處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像 C.c處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像 D.d處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像 【解析】選B。根據(jù)波的圖像,可知:a處質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過周期,在波谷;b處質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過周期,在平衡位置且向下振動(dòng);c處質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過周期,在波峰;d處質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過周期,在平衡位置且向上振動(dòng),則圖乙描述的是b處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像,故答案為B。 【總結(jié)提升】巧解波動(dòng)與振動(dòng)圖像綜合問題 分析波動(dòng)與振動(dòng)圖像綜合問題應(yīng)抓住“一分、一看、二找” (1)分清振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像。此問題最簡(jiǎn)單,只要看清橫坐標(biāo)即可,橫坐標(biāo)為x則為波動(dòng)圖像,橫坐標(biāo)為t則為振動(dòng)圖像。 (2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位。尤其要注意單位前的數(shù)量級(jí)。

6、 (3)找準(zhǔn)波動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。 (4)找準(zhǔn)振動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)。 5.一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,波長(zhǎng)為1.2m,振幅為A。當(dāng)坐標(biāo)為x=0處質(zhì)元的位移為-A且向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)時(shí),坐標(biāo)為x=0.4m處質(zhì)元的位移為A。當(dāng)坐標(biāo)為x=0.2m處的質(zhì)元位于平衡位置且向y軸正方向運(yùn)動(dòng)時(shí),x=0.4m處質(zhì)元的位移和運(yùn)動(dòng)方向分別為　(　　) A.-A、沿y軸正方向 B.-A、沿y軸負(fù)方向 C.-A、沿y軸正方向 D.-A、沿y軸負(fù)方向 【解題指南】解答本題應(yīng)明確以下三個(gè)方面: (1)波動(dòng)的函數(shù)表達(dá)式與圖像的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 (2)波動(dòng)圖像的對(duì)稱性。 (3)根據(jù)題意能畫出對(duì)應(yīng)時(shí)刻的波形圖。 【解析

7、】選C。根據(jù)題意,畫出此時(shí)波形圖,可以看到,此時(shí)x=0.2m處的質(zhì)元正在平衡位置向下運(yùn)動(dòng)。再經(jīng)過半個(gè)周期,x=0.2m處的質(zhì)元回到平衡位置向上運(yùn)動(dòng),在這半個(gè)周期當(dāng)中,x=0.4m處的質(zhì)元已經(jīng)過了波谷正在向著平衡位置運(yùn)動(dòng),根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性,此時(shí)的位移與半個(gè)周期之前的位移大小相等。所以C正確。 二、非選擇題(本大題20分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 6.(能力挑戰(zhàn)題)一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播著,在t1=0和t2=0.005s時(shí)的波形曲線如圖所示: (1)橫波的波長(zhǎng)是多大?振幅A是多大? (2)設(shè)周期大于(t2-t1),如果波向左傳播,波速多大? (

8、3)設(shè)周期小于(t2-t1),且波速為6800m/s,求波的傳播方向。 【解析】(1)由圖像得λ=8m,A =0.2cm?！? (3分) (2)若波向左傳播:則有Δt=(n+)T(n=0、1、2…) 即T==s (3分) 當(dāng)n=0時(shí),T=s,　 (2分) 當(dāng)n=1時(shí),T=s<0.005s(舍去)　 (2分) 所以v==1200m/s (3分) (3)由T==s=s得==4　 (4分) 即波傳播了4個(gè)波長(zhǎng),利用“去整留零”結(jié)合波形曲線可知波傳播方

9、向向右。 (3分) 答案:(1)8m　0.2 cm　(2)1 200 m/s　(3)向右 【總結(jié)提升】根據(jù)波速判斷波的傳播方向的方法 由于波的傳播方向的不確定性以及波傳播的周期性造成每隔周期的整數(shù)倍時(shí)波形重復(fù),因此根據(jù)兩個(gè)時(shí)刻的波形和波速來判斷波的傳播方向問題主要利用“去整留零”的辦法,具體可用如下兩種辦法: (1)根據(jù)圖像中的波長(zhǎng)和已知的波速,計(jì)算出周期,利用題中的時(shí)間間隔與周期的比值來判斷兩個(gè)波形的空間關(guān)系,根據(jù)“去整留零”的辦法得到一個(gè)周期內(nèi)的關(guān)系,結(jié)合圖像得出波的傳播方向。 (2)根據(jù)題中的波速和時(shí)間間隔計(jì)算出波傳播的距離,利用波傳播的距離與圖像中波長(zhǎng)的比值來判斷兩個(gè)波形的

10、空間關(guān)系,根據(jù)“去整留零”的辦法得到一個(gè)周期內(nèi)的關(guān)系,結(jié)合圖像得出波的傳播方向。 【變式備選】一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線所示,經(jīng)過0.50s后的波形如圖中虛線所示。已知波的周期為T,而且0.25s